A Tabela abaixo relaciona a velocidade inicial da reação entre o NO e
, medida a
para várias concentrações iniciais de NO e
.
Experimento
[ NO ] (
)
Velocidade inicial (
)
1
0,020
0,010
0,028
2
0,020
0,020
0,057
3
0,020
0,040
0,114
4
0,040
0,020
0,227
5
0,010
0,020
0,014
a) Determine a Lei da Velocidade para os reagentes e a ordem global da reação
b) Determine a constante de velocidade k
c) Qual será a velocidade da reação quando a concentração de NO for
e a concentração de
for
| Experimento | [ NO ] (
|
|
Velocidade inicial (
|
| 1 | 0,020 | 0,010 | 0,028 |
| 2 | 0,020 | 0,020 | 0,057 |
| 3 | 0,020 | 0,040 | 0,114 |
| 4 | 0,040 | 0,020 | 0,227 |
| 5 | 0,010 | 0,020 | 0,014 |
b) Determine a constante de velocidade k
c) Qual será a velocidade da reação quando a concentração de NO for
Passo 1
O enunciado fornece dados experimentais da velocidade inicial para a reação
e pede três coisas:
- Determinar a lei da velocidade para os reagentes e a ordem global da reação.
- Determinar a constante de velocidade
. - Calcular a velocidade da reação quando
e .
Dados da tabela (copiei os valores do enunciado):
Passo 2
Explicação do modelo que vamos usar (bem devagar e intuitivo): suponha que a lei da velocidade tem a forma empírica
onde
e
são as ordens parciais em relação a
e
respectivamente, e
é a constante de velocidade. Nosso objetivo é descobrir
e
a partir dos dados. Para isso usamos a técnica de comparar pares de experimentos em que uma concentração muda enquanto a outra fica fixa: ao dividir as velocidades desses dois experimentos o
e a concentração fixa se cancelam, deixando só a razão das concentrações elevadas às ordens desconhecidas. Isso nos permite resolver
e
.
Passo 3
Determinar a ordem em relação a
(encontro de
). Usei os experimentos 1, 2 e 3 porque em todos eles
é constante e
varia.
Comparando experimento 1 com 2:
Numericamente,
Logo
Também se confirma com experimento 2→3: dobrando
de
para
a velocidade dobra de
para
. Isso reforça que
. Conclusão: a reação é de primeira ordem em
.
Passo 4
Determinar a ordem em relação a
(encontro de
). Usei os experimentos 2 e 4 em que
é constante e
varia.
Dividindo:
Numericamente,
Temos
Verificação extra: comparando experimento 5 com 2,
vai de
para
(x2) e a velocidade vai de
para
(≈x4), consistente com
. Conclusão: a reação é de segunda ordem em
.
Passo 5
Escrever a lei da velocidade completa e a ordem global. Substituindo os expoentes encontrados:
ou mais simplesmente
A ordem global é a soma das ordens parciais:
Passo 6
Determinar a constante de velocidade
. Escolho um experimento para isolar
pela fórmula
Usando o experimento 1 (valores do enunciado: peguei da tabela):
Calcule passo a passo:
Então
Unidades: a velocidade tem unidades
e o fator
tem unidades
. Assim
Fiz checagens rápidas com outros experimentos (2,3,4,5) e obtive valores muito próximos (≈
a
), indicando pequena variação experimental. Vou reportar
arredondando de forma razoável:
(média dos valores experimentais) — mas você pode usar
se preferir um valor obtido diretamente de um experimento isolado.
Passo 7
Calcular a velocidade da reação para
e
.
Usando a lei de velocidade
com
:
Multiplicando:
(Se usar
obtém-se
. Valores são consistentes dentro do arredondamento.)
Resposta
a) Lei da velocidade:
. Ordem global =
.
b)
.
c)
.